В ходе ожесточенной борьбы не обходилось без кровавых эксцессов и гибели тысяч невинных людей. Восставшие казаки и крестьяне избивали польских помещиков и военных, управляющих поместьями, арендаторов и мелких торговцев-перекупщиков. В свою очередь, отряды шляхты сжигали украинские села и хутора, истязали казаков и крестьян. Зверства чинились с обеих сторон. Но в отличие от И. Вишневецкого, призывавшего к массовым пыткам и казням для народа, Б. Хмельницкий никогда не отдавал приказов о расправах над мирным населением.
Разгром польских войск в мае — июне 1648 года не означал окончания войны. Запорожский гетман, превратив Чигирин в столицу казацкого государства, готовился к продолжению военных действий. Были доукомплектованы и реорганизованы шесть старых реестровых полков — Чигиринский, Черкасский, Корсунский, Каневский, Белоцерковский и Переяславский, каждый из которых теперь насчитывал до 4 тысяч бойцов. По их образцу на Левобережье и Правобережье формировались полки Прилуцкий, Миргородский, Нежинский, Полтавский, Черниговский, Киевский, Уманский, Винницкий и другие.
В Польше спешно формировали новую армию. Возглавили ее Заславский, Остророг и Конецпольский, которых украинский гетман, хорошо зная каждого, метко охарактеризовал «перина, латина, дитина», имея ввиду изнеженность первого, книжность второго и отсутствие жизненного опыта у третьего. К ним присоединились разбитые М. Кривоносом войска И. Вишневецкого.
Не желая допустить противника на освобожденные территории Украины, Б. Хмельницкий с основным войском в августе 1648 года двинулся навстречу полякам, соединившись на Подолии с повстанцами Максима Кривоноса. Навстречу им из Львова выступила польская армия. 6 сентября поляки подступили к Староконстантинову, где их встретила огнем казацкая застава. Однако ночью казаки неожиданно для врага ушли из города. Поляки восприняли это как свидетельство паники, но это был обманный маневр. Польские войска, потеряв должную бдительность, глубоко вклинились в заранее подготовленные Хмельницким позиции под Пилявцами. Силы поляков состояли из 32 тысяч шляхтичей, 8 тысяч немецких наемников и нескольких десятков тысяч приведенных шляхтой слуг-ополченцев. Им противостояло 80-тысячное казацко-крестьянское войско, в котором боевой опыт имела едва ли треть, а также татарский отряд из 800 человек.
После занятия Староконстантинова среди польских командиров начались споры по поводу дальнейших действий. Заславский медлил, тогда как молодые офицеры требовали решительного наступления. Бой начался 11 сентября не согласованной с высшим командованием попыткой воеводы Тышкевича захватить плотину через речку Икву. Вскоре бои завязались на широком пространстве. С польской стороны наступление велось беспорядочно, а украинским полкам, удерживая основные позиции, удалось измотать противника в двухдневных боях и 13 сентября, дождавшись подхода 4-тысячной татарской орды, успешно контратаковать его. Начавшееся стихийное отступление поляков в ночь на 14 сентября переросло в паническое бегство.
После битвы под Пилявцами от блестящего шляхетского войска ничего не осталось. Дорога на запад была открыта. Подолия была полностью освобождена и пламя народного восстания перекинулось на Волынь и в Галицию. Чтобы не тратить время на захват замков, Хмельницкий оставлял вокруг них осадные отряды, состоявшие из мало маневренных крестьянских ополчений, а сам с основной массой казаков двигался на запад. 26 сентября его армия осадила хорошо укрепленный Львов. Поляки надеялись продержаться в городе до зимы, однако 5 октября М. Кривоносу удалось овладеть твердыней города — Высоким Замком. После этого горожане пошли на переговоры и Хмельницкий, не желая терять драгоценное время и отдавать город своей юности (здесь он учился в коллегиуме) на разграбление, ограничился получением большого выкупа.
Дальнейший путь гетмана лежал прямо на Польшу. В конце октября его войска осадили город-крепость Замостье, расположенный на границе украинской и польской этнических территорий. Но приближались холода, а утомленное войско не было готово к боевым действиям в зимних условиях. Понимая, что наступление на Варшаву в таких условиях не имело шансов на успех, гетман вступил в переговоры с польской стороной. Одновременно он завязал дипломатические отношения с царем Алексеем Михайловичем и турецким султаном Мухаммадом IV, внимательно следившими за изменениями на карте Восточной Европы. К концу года с избранным на королевский престол Яном II Казимиром, братом умершего Владислава, была достигнута договоренность и обе стороны в универсалах возвестили свои народы о наступившем перемирии.